买摩托车上税(航记:草原天路边的绿电往事)
上回书说到2018年8月10日,首届数字中国万里行来到张家口市张北县,正值庙滩园区二期交付,我们被允许参观的区域与我初次探访阿里巴巴张北数据中心时并没有什么不同。经历了五天连轴转的参观数据中心和赶路,周末两天大部队选择在张北休整,我组织个小部队去考察一下当地的绿色能源生态。
中都草原
谈到绿色能源,忍不住想起大约一个月前,我们这些“外地人”纷纷回到北京,窝在家里。然后朋友圈流传一篇文章,大意是说,工厂不开工,路上没有车,为什么还有这么多雾霾?我不反对这种质疑精神,但总感觉作者和相当一部分转发者,似乎没有意识到用电也会制造污染,特别是在我国现行的能源结构下,大部分电能的生产过程并不清洁。
举个例子,因为一家人都宅在家里,每天的开水需求量骤增。不知道别人家怎样,反正我家不用燃气烧水已久,都靠电热水壶。用电烧水的过程看不见熊熊燃烧的火焰和可以脑补的碳排放,但不代表没有给雾霾“做贡献”——电动车也是同样的道理,眼不见未必为净。
8月11日一早,我们一行五人驱车前往慕名已久的国家风光储输示范工程。奈何天公不作美,来回路上都是大雨滂沱。参观期间雨势略小,但无人机是不能起飞的,能见度亦颇不理想。听陪同我们的当地政府工作人员说,如此雨量也解决不了张北地区严重缺水的问题,因为这里的地质结构并不能很好的把降水留存下来。
正前方远处是叶轮直径超百米的风机,右侧居然还有个直升机停机坪。看来飞过来要小心避开“原地大风车”
“风光储输”即风力发电、光伏发电、储能系统、智能输电一体化工程也,现在的装机容量已经超出了当初规划的“100MW风力发电、50MW太阳能光伏发电、20MW化学储能”,一些具体的数据我在《2018中国超大规模云数据中心考察报告》的第七章已有介绍,节选如下:
储能方面,规划容量70兆瓦,已部署的近30兆瓦包括铅酸、全钒液流、钛酸锂、磷酸铁锂等多种电池技术,还有梯次利用电池和超级电容。首次在使用30多万节电池集成应用、协调控制等技术上进行了探索实践,号称全球种类最多的大规模化学储能电站;梯次利用电池规模达9兆瓦,将电动汽车退役电池在工程化系统级联平台上再次深度应用,在电动汽车和储能产业进行联合方面进行了应用探索,并形成技术规范……
回到当天考察的情况,在展厅里有数据图表翔实的展板,结合工作人员的解说,还放了一段介绍视频,当然都不受室外天气影响。参观环节的收获就小多了:储能厂房不允许进入,光伏板和风机的壮观也难以体现。
在那样一个雨天,光伏板受影响是最大的:不但本身无法工作,无人机就算升空,拍摄效果也只能体现其数量之多,风采全无。在光伏电站和储能厂房对面的山坡上,矗立着一座5兆瓦(MW)和两座3兆瓦风机,它们在雨天仍可正常运转,我们开车到了风机脚下,体验其尺寸之大,但实在找不到一个很好的角度拍下全貌,不由得再次慨叹无人机在关键时刻派不上用场。
没有参照的照,只有柱的无助
这台5兆瓦永磁直驱型风机号称陆上最大,轴心离地高度100米,扇叶长62米,总重743吨。根据国家风光储输示范基地的资料,中国千万千瓦(10GW)级风电基地主要分布在北方,以及东部沿海,这也符合我们惯常的认知。海上的风力比陆地更大,譬如2019年初在广东揭阳岸边安装了7.25MW半直驱海上风机,同类7MW级别涡轮机的叶轮直径为158米;2018年4月在苏格兰海岸边成功安装的8.8MW涡轮机,叶轮直径更达到164米。
离海岸越远,风力越强劲,远海海面的风速更快也更稳定,涡轮机在向深海挺进的同时,功率和尺寸也在持续增长:预计到2021年,将会有10MW和12MW的风机推出,后者的叶片长达107米……
国家风光储输示范工程参观完毕,原计划放弃午饭、转去参观(与较为常见的光伏发电)不一样的光热发电,但是雨势又开始转大,去了怕也是白跑一趟。更重要的是,下午在张北县白庙滩乡中心小学还有本次“数字中国万里行”的爱心捐赠活动,必须提前赶回去准备。
12日早起一看,天已放晴,立刻睡意全无,拉上阿汤哥、林雨,三人一车直奔位于张北县馒头营乡二圪塄村西的张家口一号15MWe太阳能热发电站。
重播 播放 00:00 / 00:00 直播 00:00 进入全屏 50 点击按住可拖动视频太阳能热发电又称光热发电,通过物理方式把太阳能直射光汇聚起来加热工质,产生高温高压的蒸汽,驱动汽轮机发电。华强兆阳这个项目的一个创新之处是采用直接蒸汽发生(director steam generation,DSG)技术,与合成油和熔盐相比,使用水/蒸汽作为热传输流体,消除了油水热交换器,简化了设备配置,减少了投资。使用水更为环保,不仅比油和熔盐便宜,而且无毒、不易燃、腐蚀性更小。在太阳能领域,水是直接蒸发并且过热的,也给太阳能集热管及相关系统的实现带来了挑战。
不难看出,光热发电其实就是利用太阳能来“烧水”,利用热力产生高温高压的蒸汽,驱动汽轮机发电。由热能转换为电能,直接输出交流电,也就是说发电的过程与火电、核电而不是光伏发电更为相似,所以更方便与电网对接,电力品质也较好。
“烧水”的另一个好处是热能比电能更易于储存,在汽轮机房所在的楼旁边,有一座四层楼高的白色建筑,是项目的储热塔,利用混凝土储热装置吸收高温(超过400℃)高压蒸汽,储热时长14小时,容量720MWh。换句话说,在阴雨天、夜晚等阳光短时中断的情况下,仍然可以利用之前储存的热量发电,据称还能够实现阴雨天连续15天低负荷连续发电。
光热+光伏:下面聚光镜,顶端光伏板。这个镜头看起来平平无奇的样子
不过,什么文字都比不上北镜场带来的视觉冲击力。站在储热塔旁边的楼顶上(楼里就是汽轮机和发电机等设备),面对宽度超过一公里的8排类菲涅尔结构聚光镜阵列,深感手机和相机实在“太南”。一层层的聚光镜把光反射到上方的集热管,对其中的水加热产生过热蒸汽。为了充分利用空间,集热管上方安装有光伏面板,粗略统计可以超过6000块——也就是说,一个光热电厂,光伏板的数量都可以超过小规模的光伏电站。
右侧白色方块形建筑就是四层楼高的储热塔
更震撼的当然是无人机飞起来之后,整个北镜场尽收眼底,天公也作美,一束束光线经聚光镜反射到镜头里,不免令人沉醉……
结束参观,途经二圪塄村的时候,出了一件有点搞笑的事情。正如二圪塄村这个名字,地面也是坑洼不平,雨后积水又多,路上非常泥泞,我们开车慢速通过之后,我才从车里的后视镜中发现没有关后备厢。要知道我们当天下午要前往乌兰察布,所以早晨出来时退了房,行李和无人机一起都放在后备厢里,幸亏没有掉下来落入泥水中。
正在庆幸之余,前方路旁出现了一片向日葵花海——太阳带给我们太多的美好,让风吹散所有的阴霾!
绿电尚未成功,DC仍需努力。点击下方“了解更多”,免费下载绿色和平(GreenPeace)组织与华北电力大学联手发表的《绿色云端2020:中国互联网云服务企业可再生能源表现排行榜》,我也有幸做了一点微小的工作,还要感谢始自草原天路的那些个夏日。
数字中国万里行
2018年,“数字中国万里行”正式启动,见证了互联网和云计算驱动下中国数据中心行业的蓬勃发展。2019年,“数字中国万里行”以“融聚数据、领擎智能”为主题,开展“云数据中心之旅”、“金融数据中心之旅”以及“数字化转型之旅”,涉足京津冀、长三角、珠三角和西南地区等四大区域,触达金融、制造等行业,造访20家数据中心。2020数字中国万里行也已在酝酿中,有意加入我们参观路线的公司或个人可在本公众号后台留下联系方式。